بكين 13 مارس 2025 (شينخوا) نجح علماء صينيون مؤخرا في إنتاج طبقة معدنية أحادية الذرة بسمك لا تجاوز واحدا على 200 ألف من قطر شعرة إنسان، وهو إنجاز من المتوقع أن يمهد الطريق لعالم جديد من بحوث المعادن ثنائية الأبعاد وتحفيز ابتكار المواد.

وأجريت الدراسة من قبل فريق بحثي في معهد الفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم ونشرت في العدد الأخير من مجلة "نيتشر" الأكاديمية.

ومنذ اكتشاف الجرافين أحادي الطبقة في عام 2004، أحدثت المواد ثنائية الأبعاد ثورة في فهمنا للمواد ودفعت اختراقات في فيزياء المواد المكثفة وعلوم المواد. وعلى مدى السنوات العشرين الماضية، توسع مجال المواد ثنائية الأبعاد بسرعة، بما في ذلك مئات المواد ثنائية الأبعاد التي يمكن الوصول إليها تجريبيا وما يقرب من 2000 مادة متوقعة نظريا.

ومع ذلك، فإن إنشاء معادن ثنائية الأبعاد كان صعبا للغاية بسبب الروابط المعدنية القوية بين الذرات في جميع الاتجاهات، حسبما أفاد تشانغ قوانغ يوي، عالم بارز في الفريق البحثي من المعهد المذكور.

ومن خلال تطوير طريقة تصنيع على النطاق الذري، وهي طريقة ضغط "فان دير فالس"، تمكن الفريق البحثي من إنتاج معادن ثنائية الأبعاد متعددة، بما في ذلك البزموت والقصدير والرصاص والإنديوم والغاليوم.

وأشار تشانغ إلى أن سمك هذه المعادن ثنائية الأبعاد يبلغ واحدا على المليون من قطعة من ورق "أيه 4" وواحدا على 200 ألف من قطر شعرة إنسان. وإذا تم ضغط مكعب معدني بطول 3 أمتار لتكون طبقة أحادية الذرة، فسوف يغطي سطح الأرض بالكامل في بكين.

وأشاد المراجعون الدوليون بهذا العمل باعتباره تقدما كبيرا في دراسة المواد ثنائية الأبعاد.

وقال دو لوه جيون، عضو بالفريق البحثي، إن هذا الإنجاز يملأ فجوة كبيرة في مجال المواد ثنائية الأبعاد ومن شأنه تعزيز التقدمات النظرية والتجريبية والتكنولوجية.

وأضاف تشانغ أنه مثلما قادت المعادن ثلاثية الأبعاد عصور النحاس والبرونز والحديد، يمكن للمعادن ثنائية الأبعاد أن تدفع المرحلة التالية من الحضارة الإنسانية، وتجلب الابتكارات التكنولوجية في العديد من المجالات، مثل الترانزستورات منخفضة الطاقة فائقة الصغر والأجهزة عالية التردد والشاشات الشفافة والكشف فائق الحساسية والتحفيز عالي الكفاءة.